lantanidi

Lantanidi e Attinidi
Elementi di Transizione Interni
Gli elementi che hanno gli elettroni di valenza negli
orbitali (n-2)f sono chiamati anche elementi di
transizione interni.
La configurazione elettronica del guscio di valenza di
questi elementi può essere rappresentata come:
(n – 2)f0-14(n – 1)d0-1ns2.
I metalli di transizione interna 4f sono noti come
lantanidi perché vengono immediatamente dopo il
lantanio e metalli di transizione interna 5f sono noti
come attinidi perché vengono immediatamente
dopo l'attinio.
Configurazione Elettronica dei Lantanidi
Nome elemento
Simbolo Z
Ln
Ln3+
Lantanio
Cerio
Praseodimio
Neodimio
Prometio
Samario
Europio
Gadolinio
Terbio
Disprosio
Olmio
Erbio
Tulio
Itterbio
Lutezio
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Eu
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
[Xe]6s25d1
[Xe]4f16s25d1
[Xe]4f36s2
[Xe]4f46s2
[Xe]4f56s2
[Xe]4f66s2
[Xe]4f76s2
[Xe]4f76s25d1
[Xe] 4f96s2
[Xe] 4f106s2
[Xe] 4f116s2
[Xe] 4f126s2
[Xe] 4f136s2
[Xe] 4f146s2
[Xe] 4f146s25d1
[Xe]4f0
[Xe]4f1
[Xe]4f2
[Xe]4f3
[Xe]4f4
[Xe]4f5
[Xe]4f6
[Xe]4f7
[Xe]4f8
[Xe]4f9
[Xe]4f10
[Xe]4f11
[Xe]4f12
[Xe]4f13
[Xe]4f14
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Raggio
Ln3+/ pm
116
114
113
111
109
108
107
105
104
103
102
100
99
99
98
Raggio ionico ed atomico dei Lantanidi (contrazione Lantanoidea)
Man mano che aumenta il numero atomico, ogni elemento successivo contiene un elettrone
più negli orbitali 4f e un protone in più nel nucleo.
Gli elettroni 4f sono molto esterni quindi inefficaci nella schermatura del nucleo.
Questo fatto porta ad una diminuzione sensibilmente maggiore rispetto all'andamento
teoricamente prevedibile osservando la variazione lungo gli altri periodi della tavola periodica
dei raggi atomici e ionici di questi elementi
Gli Attinidi
Caratterizzati dal rimpimento degli orbitali 5f.
Tutti gli isotopi sono radioattivi, solo i nuclidi
tempi di dimezzamento.
232Th, 235U, 238U
and 244Pu hanno lunghi
Solo Th and U sono presenti in natura e nella crosta terreste sono più abbondanti dello
Stagno
Gli altri vengono prodotti da reazioni nucleari.
Configurazione Elettronica degli attinidi
elemento
Symbol Z
Ac
Ac3+
Attinio
Torio
Protoattinio
Uranio
Nettuno
Plutonio
Americio
Curio
Berkelio
Californio
Einsteinio
Fermio
Mendelevio
Nobelio
Laurenzio
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
[Rn] 6d17s2
[Rn ]5d27s2
[Rn]5f26d17s2
[Rn]5f36d17s2
[Rn]5f46d17s2
[Rn]5f67s2
[Rn]5f77s2
[Rn]5f76d17s2
[Rn]5f97s2
[Rn]5f107s2
[Rn]5f117s2
[Rn]5f127s2
[Rn]5f137s2
[Rn]5f147s2
[Rn]5f146d17s2
[Rn]4f0
[Rn]4f1
[Rn]4f2
[Rn]4f3
[Rn]4f4
[Rn]4f5
[Rn]4f6
[Rn]4f7
[Rn]4f8
[Rn]4f9
[Rn]4f10
[Rn]4f11
[Rn]4f12
[Rn]4f13
[Rn]4f14
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
Raggio
Ac3+/ pm
111
108
105
103
101
100
99
99
98
98
I metalli delle terre rare
• Tutti gli elementi nel blocco F dei lantanidi e attinidi
sono metalli
• Questi elementi vengono chiamati anche terre rare
• Il termine «rare» si riferisce all'idea che questi
elementi sono nascosti nei minerali, non che gli
elementi stessi sono così rari e poco abbondanti.
Le terre rare
Essi sono più comuni di quanto suggerisce il loro
nome:
• Neodimio - numero atomico 60 - più comune di
oro
• Cerio - Numero atomico 58 - è un metallo e
l'elemento 26 più comune nella crosta terrestre.
• Tulio - numero atomico 69 - è più comune di iodio.
Il gruppo dei lantanidi
• Il gruppo dei lantanidi include elementi con
numeri atomici da 58 a 71
• Gli elementi lantanidi sono considerati un
gruppo, non un periodo
• Alcuni lantanidi si sono formati durante la
fissione dell'uranio e del plutonio
Proprietà:
Tutti i lantanidi sono simili in proprietà chimiche
e fisiche
Proprietà comuni:
• metalli bianco Argentei
• Splendenti
• Si oscurano facilmente quando esposti all'aria
• Molto reattivi con la maggior parte dei nonmetalli
• Bruciano facilmente
• Relativamente morbidi
• Hanno un alto punto di fusione e punti di
ebollizione
Usi:
• Molti usi scientifici e industriali:
• Utilizzati come catalizzatori nella chimica del petrolio
• Sono spesso utilizzati nei laser, nei magneti, nei proiettori cinematografici e
schermi a raggi x
• Alcuni combinati con il ferro portano alla formazione delle pietre focaie per
accendini
• Vengono utilizzati per la fabbricazione di lenti solari perché deflettono la
radiazione ultra-violetta e infra-rossa
Effetti Biologici degli ioni:
• Possono regolare la trasmissione sinaptica nei
neuroni
• Possono modificare l’attività di alcuni enzimi
• Possono interferire con i sistemi di trasporto
all’interno ed all’esterno delle cellule
Proprietà Magnetiche lantanidi
Gli ioni lantanoidi oltre a quelli con configurazione f0 (La3+ e Ce3+) e f14 (Yb2+ e Lu3+)
sono tutti paramagnetici.
Il paramagnetismo sale fino ad un massimo per il neodimio.
Lantanidi hanno quindi generalmente una elevata suscettibilità magnetica
a causa del loro grande numero di elettroni spaiati f.
I magneti più forti contengono lantanidi (es. Nd-Fe-B, Sm-Fe-N, e Sm-Co).
Complessi di lantanidi sono usati in MRI (medical
resonance imaging), es. [Gd(III)(dtpa)]2-
Luminescenza dei complessi lantanidi
Irradiazione di luce UV su alcuni Lantanidi(III) complessi produce fluorescenza
L’origine della fluorescenza sono le transizioni 4f-4f.
–Lo stato ecitato produce un decadimento allo stato fondamentale con emissione di
energia.
Alcuni esempi sono Eu3+ (rosso) e Tb3+ (verde)
Applicazioni OLED
specifiche degli ioni lantanidi per la stretta
banda di transizione osservata.
Stati di Ossidazione lantanidi
Lo stato di ossidazione predominante è +3
Occasionalmente +2 e +4 in soluzione o
in composti nello stato solido
Questa irregolarità nasce principalmente da una extra
stabilità della configurazione elettronica di orbitali f:
vuoti,
Ce4+ (f0)
mezzo vuoti
Eu2+ (f7)
Tb4+ (f7)
pieni
Yb2+ (f14)
Alcune proprietà degli attinidi
Lo stato di ossidazione predominate è +3.
Gli attinidi hanno tuttavia anche stati di ossidazione +4 ed alcuni come uranio, nettuno
e plutonio anche stati di ossidazione +6.
Anche gli attinidi mostrano come I lantanidi il fenomeno della contrazione del raggio
atomico e ionico lungo il gruppo a causa dello scarso potere schermante degli
elettroni f.
Le proprietà magnetiche anche se più complessa di quelle dei lantanidi è simile
Confronto tra Lantanidi e Attinidi
Similarità
Lantanidi e attinidi coinvolgono il riempimento degli orbitali f e conseguentemente
sono molto simili in diverse proprietà.
Il più comune stato di ossidazione è +3 per entrambi.
Entrambi sono metalli elettropositivi in natura e così molto reattivi.
Proprietà Magnetiche e spettrali sono simili
Gli attinidi mostrano la contrazione degli attinidi similmente ai lantanidi che
mostrano la contrazione dei lantanidi.
Differenze
Accanto allo stato di ossidazione +3, alcuni lantanidi assumono stati di ossidazione +2 e +4
mentre gli attinidi mostrano stati di ossidazione più alti +4, +5, +6 ed anche + 7.
Gli ioni lantanidi soo generalmente incolori mentre molti degli attinidi sono colorati.
Attinidi hanno una maggior tendenza a formare complessi rispetto agli lantanidi.
I composti Lantanidi sono meno basici rispetto agli Attinidi
Attinidi formano importanti ossocationi come UO22+, PuO22+, etc, mentre per I lantanidi
tali ioni non sono conosciuti
Quasi tutti gli attinidi sono radioattivi mentre i lantanidi, ad eccezione del prometeo,
non sono radioattivi.
Problematiche
Complessi dei lantanidi